JP6648757B2 - 撮像ユニットおよび撮像装置 - Google Patents

Description

本開示は、撮像ユニットおよび撮像装置に関する。詳しくは、ＣＣＤ（Charge Coupled Device）やＣＭＯＳ（Complementary Metal Oxide Semiconductor）等の固体撮像素子を用いたデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、カメラ付きスマートフォン、車載カメラ、または医療用内視鏡カメラ等に好適に用いられ、防振機能や視野を変化させる機能を備えた撮像ユニットおよび撮像装置に関する。

ＣＣＤやＣＭＯＳ等の固体撮像素子を用いたデジタルビデオカメラやデジタルスチルカメラなどの撮像装置が知られている。このような撮像装置においては、より一層の小型化、薄型化や低消費電力が要求される一方で、撮影時のぶれを補正する光学防振機能が要求されている。また、近年ウェアラブルカメラやアクションカムと呼ばれるカテゴリーの撮像装置が普及している。このような撮像装置においては、超広角化、小型化および低消費電力が要求される一方で、撮影時の激しいぶれにも対応できる補正角の大きな光学防振機能が要求されている。こうした防振機能を有する撮像装置用の撮像レンズとしては、例えば特許文献１や特許文献２に記載されたものが知られている。

特開平７−３３３５６１号公報 特開平８−２２０４２７号公報

上記特許文献１には、物体像を形成する主レンズ系と、主レンズ系と像面との間に配置され、像面に凹面を向けたメニスカスレンズとを備え、メニスカスレンズを光軸に対して回転移動させることにより、主レンズ系の傾きを補正することが提案されている。

また、上記特許文献２には、物体側から順に、負の屈折力を有する第１レンズ群と正の屈折力を有する第２レンズ群とを備え、第２レンズ群中の正の屈折力を有する一部の部分レンズ群を補正レンズ群として光軸に対して回転移動させることにより、レンズ全系の傾きを補正することが提案されている。

しかしながら、上記特許文献１に記載の技術では、傾きを補正するための補正レンズ（メニスカスレンズ）の回転角が大きく、主レンズ系と補正レンズとの干渉を回避するためには、レンズ系が大きくなり撮像装置が大型化するので、小型化が困難である。

また、上記特許文献２に記載の技術では、傾き補正時の結像性能を確保するため、補正レンズ群の回転角を大きくすることができず、ウェアラブルカメラやアクションカムに要求される補正角の大きな光学防振機能を実現することが困難であった。

一方、補正角の大きな光学防振機能を実現するためレンズ全系と撮像素子とを一体に回転移動させてぶれを補正する防振手法が実用化されている。この防振手法の場合、レンズ全系と撮像素子とを一体に回転させるため、駆動機構が大型化し、撮像装置の小型化を達成することが困難である。また、重量が重いレンズ全系と撮像素子とを一体に移動させるためには大きな駆動力が必要となり、駆動を担うアクチュエータの消費電力が大きくなってしまう。

従って、小型化および低消費電力化を図りつつ、補正角の大きな光学防振機能または変動角の大きな視野変動機能を実現することができる撮像ユニットおよび撮像装置を提供することが望ましい。

本開示の一実施の形態に係る撮像ユニットは、物体側から像側に向かって順に配置された第１レンズ群および第２レンズ群を有する撮像レンズと、撮像レンズによって形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子とを備え、第１レンズ群の光軸に対して第２レンズ群と撮像素子とが傾くように、第２レンズ群と撮像素子とが一体に回転移動するようになされ、以下の条件式を満足するものである。
ｆ／ｆ１＜０．１０ ……（１）
ｆ／ｆ２＜１．４０ ……（２）
ただし、
ｆ：前記撮像レンズの全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
とする。

本開示の一実施の形態に係る撮像装置は、物体側から像側に向かって順に配置された第１レンズ群および第２レンズ群を有する撮像レンズと、撮像レンズによって形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、撮像素子によって撮像された画像を補正する演算器とを備え、第１レンズ群の光軸に対して第２レンズ群と撮像素子とが傾くように、第２レンズ群と撮像素子とが一体に回転移動するようになされ、以下の条件式を満足するものである。
ｆ／ｆ１＜０．１０ ……（１）
ｆ／ｆ２＜１．４０ ……（２）
ただし、
ｆ：前記撮像レンズの全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
とする。

本開示の一実施の形態に係る撮像ユニットまたは撮像装置では、第１レンズ群の光軸に対して第２レンズ群と撮像素子とが傾くように、第２レンズ群と撮像素子とが一体に回転移動する。

本開示の一実施の形態に係る撮像ユニットまたは撮像装置によれば、第１レンズ群および第２レンズ群のうち、第２レンズ群のみを撮像素子と共に一体に回転移動させるようにしたので、小型化および低消費電力化を図りつつ、補正角の大きな光学防振機能または変動角の大きな視野変動機能を実現することができる。
なお、ここに記載された効果は必ずしも限定されるものではなく、本開示中に記載されたいずれかの効果であってもよい。

本開示の一実施の形態に係る撮像ユニットの一例を示す構成図である。 一実施の形態に係る撮像装置の一例を示す構成図である。 撮像ユニットに適用される撮像レンズの第１の構成例を示すレンズ断面図である。 図３に示した撮像レンズに具体的な数値を適用した数値実施例１における諸収差を示す収差図である。 数値実施例１における横収差を示す収差図である。 数値実施例１における防振時または視野変動時の横収差を示す収差図である。 撮像ユニットに適用される撮像レンズの第２の構成例を示すレンズ断面図である。 図７に示した撮像レンズに具体的な数値を適用した数値実施例２における諸収差を示す収差図である。 数値実施例２における横収差を示す収差図である。 数値実施例２における防振時または視野変動時の横収差を示す収差図である。 撮像ユニットに適用される撮像レンズの第３の構成例を示すレンズ断面図である。 図１１に示した撮像レンズに具体的な数値を適用した数値実施例３における諸収差を示す収差図である。 数値実施例３における横収差を示す収差図である。 数値実施例３における防振時または視野変動時の横収差を示す収差図である。 撮像ユニットに適用される撮像レンズの第４の構成例を示すレンズ断面図である。 図１５に示した撮像レンズに具体的な数値を適用した数値実施例４における諸収差を示す収差図である。 数値実施例４における横収差を示す収差図である。 数値実施例４における防振時または視野変動時の横収差を示す収差図である。 撮像ユニットに適用される撮像レンズの第５の構成例を示すレンズ断面図である。 図１９に示した撮像レンズに具体的な数値を適用した数値実施例５における諸収差を示す収差図である。 数値実施例５における横収差を示す収差図である。 数値実施例５における防振時または視野変動時の横収差を示す収差図である。 撮像ユニットに適用される撮像レンズの第６の構成例を示すレンズ断面図である。 図２３に示した撮像レンズに具体的な数値を適用した数値実施例６における諸収差を示す収差図である。 数値実施例６における横収差を示す収差図である。 数値実施例６における防振時または視野変動時の横収差を示す収差図である。 撮像レンズによる歪曲収差を模式的に示す説明図である。 防振時における撮像レンズによる歪曲収差を模式的に示す説明図である。

以下、本開示の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。なお、説明は以下の順序で行う。
１．撮像ユニットおよび撮像装置の基本構成
２．作用・効果
３．撮像ユニットに適用される撮像レンズの数値実施例
４．その他の実施の形態

［１．撮像ユニットおよび撮像装置の基本構成］
図１は、本開示の一実施の形態に係る撮像ユニット４００の一構成例を示している。図２は、一実施の形態に係る撮像装置４０１の一構成例を示している。

本実施の形態に係る撮像ユニット４００は、図１に示したように、撮像レンズ３００と、撮像レンズ３００によって形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子３０１とを備えている。本実施の形態に係る撮像装置４０１は、図２に示したように、撮像ユニット４００と、撮像素子３０１によって撮像された画像を補正する演算器３０２とを備えている。

演算器３０２は、画像取得部３０３と、収差補正量算出部３０４と、収差補正部３０５とを有している。画像取得部３０３は、撮像素子３０１によって変換された電気的な信号を画像のデータとして取得するものである。収差補正量算出部３０４は、画像取得部３０３で取得されたデータに基づいて画像の収差補正量を算出するものである。収差補正部３０５は、収差補正量算出部３０４で算出された収差補正量に基づいて、画像の収差補正を行うものである。

撮像レンズ３００は、物体側から像側に向かって順に配置された、第１レンズ群ＧＰ１と、第２レンズ群ＧＰ２とを有している。撮像レンズ３００は、第１レンズ群ＧＰ１と第２レンズ群ＧＰ２との間に配置された開口絞りＳｔをさらに有していてもよい。開口絞りＳｔは、第２レンズ群ＧＰ２の最も物体側のレンズ面の近傍に配置されていてもよい。

図３、図７、図１１、図１５、図１９、および図２３に、撮像レンズ３００の第１ないし第６の構成例を示す。これらの各構成例に具体的な数値を適用した数値実施例は後述する。

撮像レンズ３００と像面ＩＭＧとの間には、撮像素子保護用のシールガラスＳＧや各種の光学フィルタ等の光学部材が配置されていてもよい。

図３等の各構成例において、Ｚ１は第１レンズ群ＧＰ１の光軸を示す。Ｚ２は第２レンズ群ＧＰ２の光軸を示す。図３等の各構成例に示したように、撮像ユニット４００は、第１レンズ群ＧＰ１の光軸Ｚ１に対して、第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１とが傾くように、第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１とが一体に回転移動するようになっている。撮像ユニット４００は、第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１とをぶれ補正群ＧＰＩＳとして一体に回転移動させることによって、撮影画像のぶれ補正を行うようになっている。また、撮像ユニット４００は、ぶれ補正群ＧＰＩＳを視野変動群として、第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１とを一体に回転移動させることによって、視野を変化させるようにしてもよい。

なお、図３、図７、図１１、図１５、図１９、および図２３において、中段は防振角（ぶれ補正角）または視野変動角が０（ｄｅｇ）の状態を示している。中段の状態では、第１レンズ群ＧＰ１の光軸Ｚ１と第２レンズ群ＧＰ２の光軸Ｚ２とが同一直線となるように、略一致した状態となっている。上段および下段には、ぶれ補正群ＧＰＩＳを回転移動させて防振している状態または視野変動させた状態を示している。上段の状態では、第１レンズ群ＧＰ１の光軸Ｚ１に対して、ぶれ補正群ＧＰＩＳが図中時計回り方向（下側方向）に傾くように回転移動している。下段の状態では、第１レンズ群ＧＰ１の光軸Ｚ１に対して、ぶれ補正群ＧＰＩＳが図中反計回り方向（上側方向）に傾くように回転移動している。なお、図３等の各構成例では、ぶれ補正群ＧＰＩＳを紙面内で回転移動させている例を示しているが、紙面内とは異なる方向にぶれ補正群ＧＰＩＳを回転移動させてもよい。

その他、本実施の形態に係る撮像ユニット４００および撮像装置４０１、並びに撮像レンズ３００は、後述する所定の条件式等を満足することが望ましい。

［２．作用・効果］
次に、本実施の形態に係る撮像ユニット４００および撮像装置４０１の作用および効果を説明する。併せて、本実施の形態に係る撮像ユニット４００および撮像装置４０１における望ましい構成を説明する。
なお、本明細書に記載された効果はあくまでも例示であって限定されるものではなく、また他の効果があってもよい。

本実施の形態に係る撮像ユニット４００および撮像装置４０１では、撮像レンズ３００における第１レンズ群ＧＰ１および第２レンズ群ＧＰ２のうち、第２レンズ群ＧＰ２のみが撮像素子３０１と共に一体に回転移動する構成とされている。第１レンズ群ＧＰ１および第２レンズ群ＧＰ２のうち、小型かつ軽量な第２レンズ群ＧＰ２のみを撮像素子３０１と共に一体に回転移動させるため、撮像ユニット４００および撮像装置４０１の大きさを小型化し、駆動に必要な消費電力を抑制しながら撮影画像のぶれ補正や視野を変化させることが可能となる。これにより、補正角の大きな光学防振機能を実現することができる。または、変動角の大きな視野変動機能を実現することができる。

また、本実施の形態に係る撮像ユニット４００および撮像装置４０１では、撮影画像のぶれ補正や視野を変化させる際に、第１レンズ群ＧＰ１を固定とすることが望ましい。レンズ系を構成する第１レンズ群ＧＰ１は、その構成上、外径が大きなレンズから構成されることが多い。特に、画角が１００度を超えるような広角レンズ系では、第１レンズ群ＧＰ１は大型化するだけでなく重量も相当重くなるため、こうしたレンズ群を駆動するためには大きな駆動機構と消費電力が必要となる。従って、第１レンズ群ＧＰ１を固定とすることで、撮像装置４０１の小型化と低消費電力化が実現できる。

さらに、第１レンズ群ＧＰ１を固定とすることで撮像レンズ３００の最も物体側のレンズ周辺を筺体に対して密閉構造にすることが容易となり、一部のウェアラブルカメラやアクションカムで要求の高い防水性能や防滴性能を所持させることも可能になる。

以上のことから、第１レンズ群ＧＰ１全体の外径は、第２レンズ群ＧＰ２全体の外径よりも大きく、第１レンズ群ＧＰ１は、最も物体側にガラスレンズを有することが望ましい。一般にガラスレンズはプラスチックレンズに比べて重量が重いので、ガラスレンズは固定群である第１レンズ群ＧＰ１内に配置することが望ましい。また、第２レンズ群ＧＰ２は移動群であるため、第１レンズ群ＧＰ１よりも外径を小さくすることが望ましい。

また、本実施の形態に係る撮像ユニット４００および撮像装置４０１では、図３等の各構成例に示したように、第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１とを一体に回転移動させる際の回転移動中心Ｐ１が、第１レンズ群ＧＰ１の光軸上における開口絞りＳｔが配置された位置近傍の点であることが望ましい。これにより、回転移動中心Ｐ１が、入射瞳近傍の点となる。この場合、開口絞りＳｔも、第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１と共に一体に回転移動させることが望ましい。

撮像レンズ３００の入射瞳近傍の点を中心に第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１とを一体に回転移動させることで、ぶれ補正や視野を変化させる際の不要な視野変動を抑制することが可能となる。入射瞳位置から大きく異なる点を中心に第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１とを一体に回転移動させた場合、回転移動に伴う光軸Ｚ１に垂直な方向へのシフト成分が発生し、これによる視野変動が発生する。演算器３０２によって、発生した視野変動を補正することも可能ではあるが、演算器３０２による補正を簡素化し、かつ回転移動でのぶれ補正量や視野の変化量をできるだけ大きく確保するためには、こうしたシフト成分が発生しないように開口絞りＳｔが配置された光軸近傍の点を中心に、第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１とを一体に回転移動させることが望ましい。

また、開口絞りＳｔは、第１レンズ群ＧＰ１と第２レンズ群ＧＰ２との間、特に、第２レンズ群ＧＰ２の最も物体側のレンズ面の近傍に配置されていることが望ましい。これにより、撮像レンズ３００の入射瞳をより物体側に配置することが可能となる。その結果、第１レンズ群ＧＰ１を構成するレンズの外径サイズを抑制することができ、撮像装置４０１全体の小型化が達成できる。

また、本実施の形態に係る撮像装置４０１では、撮像素子３０１によって撮像された画像を補正する演算器３０２を備えていることが望ましい。これにより、第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１とを一体に回転移動させることによって発生した、撮像素子３０１の撮像面の中心軸に対して非対称な歪曲を持つ撮影画像を、演算器３０２によって補正することができる。なお、非対称な歪曲収差成分だけでなく、対称な歪曲収差成分や、他の残存収差も演算器３０２によって補正してもよい。これにより、画面中心部から画面周辺部まで高性能な画像を取得することができる。

負の歪曲収差を持つ比較的画角が広い広角系の広角レンズや、正の歪曲収差を持つ比較的画角が狭い望遠系の望遠レンズでは、ぶれ補正や視野を変化させる際に撮像面の中心軸に対して非対称な歪曲収差の成分が発生する。動画撮影時にぶれが発生した場合には、この非対称な歪曲収差成分が画面周辺部での画像の揺らぎとなって現れるため、取得画像の画質を大きく損なうこととなる。

ここで、図２７に、防振（視野変動）していない状態における撮像レンズ３００による歪曲収差を模式的に示す。また、図２８に、防振（視野変動）時における撮像レンズ３００による歪曲収差を模式的に示す。なお、図２８では、ぶれ補正群ＧＰＩＳが図中時計回り方向（下側方向）に傾くように回転移動している場合の歪曲収差を模式的に示している。図２７に示したように、防振していない状態では、撮像面の中心軸に対して略対称な歪曲収差が発生し、画像の上辺の幅と下辺の幅とが略同一の長さＬとなる。これに対し、図２８に示したように、防振時には、撮像面の中心軸に対して、回転移動方向である上下方向に非対称な歪曲収差が発生し、画像の上辺の幅と下辺の幅とがそれぞれ、異なる長さＬ，Ｌ’となる。このような対称な歪曲収差や非対称な歪曲収差を演算器３０２によって補正することで、画面周辺部まで高性能な画像を取得することができる。

また、本実施の形態に係る撮像ユニット４００および撮像装置４０１において、撮像レンズ３００は以下の条件式を満足することが望ましい。
ｆ／ｆ１＜０．１０ ……（１）
ｆ／ｆ２＜１．４０ ……（２）
ただし、
ｆ：撮像レンズ３００の全系の焦点距離
ｆ１：第１レンズ群ＧＰ１の焦点距離
ｆ２：第２レンズ群ＧＰ２の焦点距離
とする。

条件式（１）は、レンズ全系の焦点距離と第１レンズ群ＧＰ１の焦点距離との比を規定するものである。この条件式を外れると、第１レンズ群ＧＰ１の正の屈折力が強くなり過ぎてしまい、回転補正時の収差が増大するため、必要な結像性能を確保することが困難となる。

条件式（２）は、レンズ全系の焦点距離と第２レンズ群ＧＰ２の焦点距離との比を規定するものである。この条件式を外れると、撮影画像のぶれ補正や視野を変化させるときの第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１との回転角が大きくなってしまい、撮像装置４０１を小型化するには不適である。

また、本実施の形態においては、第２レンズ群ＧＰ２が、第２レンズ群ＧＰ２の光軸方向に移動することによって、被写体距離の異なる物体への合焦を行うように、撮像ユニット４００および撮像装置４０１が構成されていることが望ましい。この構成を採用することによって、ぶれ補正や視野変動を実現しながら被写体距離の異なる撮影対象に合焦することが可能となり、高解像な撮影画像を取得することが実現できる。また、撮像装置４０１を使用する際の環境温度の変化に伴い、結像位置が変動することも想定されるが、本構成を採用することで、温度変化時の結像位置変動にも対応することが可能となる。

また、本実施の形態においては、第２レンズ群ＧＰ２の最も像側のレンズ面が、第２レンズ群ＧＰ２の光軸近傍で像側に凹形状で、かつ周辺部で像側に凸形状となるように、撮像ユニット４００および撮像装置４０１が構成されていることが望ましい。この構成を採用することによって、撮像レンズ３００の射出瞳距離を短くしつつ撮像素子３０１への画面周辺の主光線入射角が極端に大きくならないように最適化することができるため、バックフォーカスの短いレンズ構成が実現できる。これにより、第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１とを一体とする駆動ユニットの大きさを小型化することが可能となり、ぶれ補正や視野を変化させる際の駆動機構も小型化されるため、撮像装置４０１の小型化が実現できる。また、第２レンズ群ＧＰ２と撮像素子３０１とを一体とする駆動ユニットの大きさが小型化されることで、駆動ユニットの軽量化が可能となり、消費電力を抑制することも実現できる。

また、本実施の形態においては、少なくとも第２レンズ群ＧＰ２を構成する最も像側のレンズがプラスチックレンズとなるように、撮像ユニット４００および撮像装置４０１が構成されていることが望ましい。第２レンズ群ＧＰ２を構成する最も像側のレンズ面を光軸近傍で像側に凹形状で、かつ周辺部で像側に凸形状とすることで、撮像装置４０１の小型化と低消費電力化が実現できるが、こうしたレンズ形状を高精度に実現するためには、レンズ材料としてプラスチックを採用することが望ましい。これにより、高解像な撮影画像を取得することが実現できる。

なお、本実施の形態に係る撮像ユニット４００および撮像装置４０１においては、上記条件式（１），（２）を満足することが望ましいが、さらに以下の条件式を満足することが望ましい。
ｆ／ｆ１＜−０．１０ ……（１）’
ｆ／ｆ２＜０．７０ ……（２）’

条件式（１）’を満足することで、ぶれ補正群ＧＰＩＳを回転移動させるときの収差変動をより適切に抑制することが可能となり、大きなぶれ補正角や視野変動角を確保できる。

一方、条件式（２）’を満足することで、比較的大きなぶれ補正角や視野変動角を確保しつつ、撮像装置４０１を小型化することが達成できる。

従って、本実施の形態に係る撮像ユニット４００を構成する撮像レンズ３００としては、レンズ全系での焦点距離が短い広角レンズが好適である。

撮像レンズ３００を広角レンズとする場合の構成としては、例えば図３に示した撮像レンズ１のように、第１レンズ群ＧＰ１を物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する第３レンズＬ３とから構成することが望ましい。

この構成を採用することによって、レンズ全系の焦点距離が短い広角レンズを実現することが可能となる。

また、第２レンズ群ＧＰ２は、例えば図３に示した撮像レンズ１のように、物体側から像側に向かって順に、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、負の屈折力を有する第５レンズＬ５と、正の屈折力を有する第６レンズＬ６と、光軸近傍で負の屈折力を有し像側のレンズ面が光軸近傍で像側に凹形状で、かつ周辺部で像側に凸形状となる第７レンズＬ７とで構成することが望ましい。

この構成を採用することによって、第２レンズ群ＧＰ２で発生する収差をバランスよく補正しつつ全長を短縮することが可能となり、撮像装置４０１の小型化を実現することが可能となる。また、第２レンズ群ＧＰ２を構成するレンズの一部あるいは全部をプラスチックレンズで構成することで、ぶれ補正や視野を変化させるときに駆動する第２レンズ群ＧＰ２の重量を軽くすることができ、駆動時の消費電力を抑制することも可能となる。

なお、本実施の形態に係る撮像装置４０１は、小型化、低消費電力化、かつ補正角の大きな光学防振機能を有するデジタルビデオカメラ、デジタルスチルカメラ、およびカメラ付きスマートフォン等においての最良の形態ではあるが、本技術は防振の用途に限定されるものではない。撮像装置４０１と同様な撮像素子３０１を用いた車載カメラ、監視カメラ、医療用内視鏡カメラ等においては、より一層の小型化が要求される一方で、被写体をより正確にとらえるため、視野の変更機能が要求されている。本実施の形態に係る撮像装置４０１は、そのような視野の変更機能が要求されるものとしても好適な構成となり得る。

＜３．撮像ユニットに適用される撮像レンズの数値実施例＞
次に、本実施の形態に係る撮像レンズ３００の具体的な数値実施例について説明する。ここでは、図３、図７、図１１、図１５、図１９、および図２３に示した各構成例の撮像レンズ１〜６に、具体的な数値を適用した数値実施例を説明する。

なお、以下の各表や説明において示した記号の意味等については、下記に示す通りである。「ＧＰｉ」は、物体側から像側へ数えたｉ番目のレンズ群を示している。「Ｓｉ」は、物体側から像側へ数えたｉ番目の面の番号を示している。「Ｒｉ」は、ｉ番目の面Ｓｉの近軸の曲率半径の値（ｍｍ）を示す。「ｄｉ」はｉ番目の面とｉ＋１番目の面との間の光軸上の間隔の値（ｍｍ）を示す。「ｎｉ」はｉ番目の面Ｓｉを有するレンズまたは光学部材のｄ線（波長５８７．６ｎｍ）における屈折率の値を示す。「νｉ」はｉ番目の面Ｓｉを有するレンズまたは光学部材のｄ線におけるアッベ数の値を示す。「Ｒｉ」の値が「∞」となっている部分は平面、を示す。「Ｒｉ」において「ＳＴＯ」と記した面は開口絞りＳｔであることを示す。「ｆ」はレンズ系全体の焦点距離、「Ｆ」はＦナンバー、「２ω」は対角方向の全画角を示す。

各数値実施例において用いられたレンズには、レンズ面が非球面に形成されたものがある。各表において「ＡＳＰ」を付した面は非球面であることを示す。非球面形状は以下の非球面の式によって定義される。なお、後述する非球面係数を示す各表において、「Ｅ−ｉ」は１０を底とする指数表現、すなわち、「１０^-i」を表しており、例えば、「０．１２３４５Ｅ−０５」は「０．１２３４５×１０^-5」を表している。

ここで、Ｚは非球面の深さ、Ｙは光軸からの高さを示す。Ｒは近軸の曲率半径、Ｋは円錐定数、Ａ３〜Ａｉはそれぞれ３次〜ｉ次の非球面係数を示す。

（各数値実施例に共通の構成）
以下の各数値実施例が適用される撮像レンズ１〜６はいずれも、上記した撮像ユニット４００および撮像装置４０１における撮像レンズ３００として適用可能なものであり、上記した撮像ユニット４００および撮像装置４０１の基本構成を満足した構成となっている。すなわち、撮像レンズ１〜６はいずれも、物体側から像側に向かって順に配置された、第１レンズ群ＧＰ１と、第２レンズ群ＧＰ２とを有している。開口絞りＳｔは、第１レンズ群ＧＰ１と第２レンズ群ＧＰ２との間において、第２レンズ群ＧＰ２の最も物体側のレンズ面の近傍に配置されている。撮像レンズ３００と像面ＩＭＧとの間には、撮像素子保護用のシールガラスＳＧが配置されている。第２レンズ群ＧＰ２と開口絞りＳｔは、撮像素子３０１と共に一体に回転移動する。一体に回転移動する際の回転移動中心Ｐ１は、光軸上における開口絞りＳｔが配置された位置近傍の点となっている。

［数値実施例１］
［表１］に、図３に示した撮像レンズ１に具体的な数値を適用した数値実施例１のレンズデータを示す。

図３に示した撮像レンズ１において、第１レンズ群ＧＰ１は、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する第３レンズＬ３とから構成されている。

第２レンズ群ＧＰ２は、物体側から像側に向かって順に、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、負の屈折力を有する第５レンズＬ５と、正の屈折力を有する第６レンズＬ６と、光軸近傍で負の屈折力を有し像側のレンズ面が光軸近傍で像側に凹形状で、かつ周辺部で像側に凸形状となる第７レンズＬ７とで構成されている。

撮像レンズ１において、第３レンズＬ３〜第７レンズＬ７の各レンズの両面には非球面が形成されている。それらの非球面における非球面係数Ａ３〜Ａ１６の値を円錐定数Ｋの値と共に［表２］に示す。

また、Ｆナンバー、レンズ系全体の焦点距離ｆ、および対角方向の全画角２ωの値を以下に示す。
Ｆ＝２．８６
ｆ＝１．４５５
２ω＝１５０．６°

図４に、数値実施例１における諸収差を示す。図４には諸収差として、球面収差、非点収差（像面湾曲）、およびディストーション（歪曲収差）を示す。非点収差の収差図において実線（ΔＳ）はサジタル像面、破線（ΔＭ）はメリディオナル像面における値を示す。球面収差の収差図には、ｄ線、Ｃ線（６５６．３ｎｍ）、およびｇ線（４３５．８ｎｍ）における値を示す。以降の他の数値実施例における収差図についても同様である。

また、図５および図６には、数値実施例１における横収差を示す。図５には、防振角（ぶれ補正角）または視野変動角が０（ｄｅｇ）の状態における横収差を示す。図６には、防振時または視野変動時の状態における横収差を示す。

各収差図から分かるように、数値実施例１に係る撮像レンズ１は、各収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。

［数値実施例２］
［表３］に、図７に示した撮像レンズ２に具体的な数値を適用した数値実施例２のレンズデータを示す。

図７に示した撮像レンズ２において、第１レンズ群ＧＰ１は、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する第３レンズＬ３とから構成されている。

第２レンズ群ＧＰ２は、物体側から像側に向かって順に、正の屈折力を有する第４レンズＬ４と、負の屈折力を有する第５レンズＬ５と、像側のレンズ面が光軸近傍で像側に凹形状で、かつ周辺部で像側に凸形状となる第６レンズＬ６とで構成されている。

撮像レンズ２において、第３レンズＬ３〜第６レンズＬ６の各レンズの両面には非球面が形成されている。それらの非球面における非球面係数Ａ３〜Ａ２０の値を円錐定数Ｋの値と共に［表４］に示す。

また、Ｆナンバー、レンズ系全体の焦点距離ｆ、および対角方向の全画角２ωの値を以下に示す。
Ｆ＝２．８４
ｆ＝１．３８０
２ω＝１４６．０°

図８に、数値実施例２における諸収差を示す。また、図９および図１０には、数値実施例２における横収差を示す。図９には、防振角（ぶれ補正角）または視野変動角が０（ｄｅｇ）の状態における横収差を示す。図１０には、防振時または視野変動時の状態における横収差を示す。

各収差図から分かるように、数値実施例２に係る撮像レンズ２は、各収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。

［数値実施例３］
［表５］に、図１１に示した撮像レンズ３に具体的な数値を適用した数値実施例３のレンズデータを示す。

図１１に示した撮像レンズ３において、第１レンズ群ＧＰ１は、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２とから構成されている。

第２レンズ群ＧＰ２は、物体側から像側に向かって順に、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、負の屈折力を有する第４レンズＬ４と、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、像側のレンズ面が光軸近傍で像側に凹形状で、かつ周辺部で像側に凸形状となる第６レンズＬ６とで構成されている。

撮像レンズ３において、第２レンズＬ２〜第６レンズＬ６の各レンズの両面には非球面が形成されている。それらの非球面における非球面係数Ａ３〜Ａ１６の値を円錐定数Ｋの値と共に［表６］に示す。

また、Ｆナンバー、レンズ系全体の焦点距離ｆ、および対角方向の全画角２ωの値を以下に示す。
Ｆ＝２．８０
ｆ＝１．８７９
２ω＝１０６．９°

図１２に、数値実施例３における諸収差を示す。また、図１３および図１４には、数値実施例３における横収差を示す。図１３には、防振角（ぶれ補正角）または視野変動角が０（ｄｅｇ）の状態における横収差を示す。図１４には、防振時または視野変動時の状態における横収差を示す。

各収差図から分かるように、数値実施例３に係る撮像レンズ３は、各収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。

［数値実施例４］
［表７］に、図１５に示した撮像レンズ４に具体的な数値を適用した数値実施例４のレンズデータを示す。

図１５に示した撮像レンズ４において、第１レンズ群ＧＰ１は、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、正の屈折力を有する第２レンズＬ２とから構成されている。

第２レンズ群ＧＰ２は、物体側から像側に向かって順に、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、負の屈折力を有する第４レンズＬ４と、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、像側のレンズ面が光軸近傍で像側に凹形状で、かつ周辺部で像側に凸形状となる第６レンズＬ６とで構成されている。

撮像レンズ４において、第２レンズＬ２〜第６レンズＬ６の各レンズの両面には非球面が形成されている。それらの非球面における非球面係数Ａ３〜Ａ１６の値を円錐定数Ｋの値と共に［表８］に示す。

また、Ｆナンバー、レンズ系全体の焦点距離ｆ、および対角方向の全画角２ωの値を以下に示す。
Ｆ＝２．８２
ｆ＝２．２５５
２ω＝９０．２°

図１６に、数値実施例４における諸収差を示す。また、図１７および図１８には、数値実施例４における横収差を示す。図１７には、防振角（ぶれ補正角）または視野変動角が０（ｄｅｇ）の状態における横収差を示す。図１８には、防振時または視野変動時の状態における横収差を示す。

各収差図から分かるように、数値実施例４に係る撮像レンズ４は、各収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。

［数値実施例５］
［表９］に、図１９に示した撮像レンズ５に具体的な数値を適用した数値実施例５のレンズデータを示す。

図１９に示した撮像レンズ５において、第１レンズ群ＧＰ１は、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた正の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２とから構成されている。

第２レンズ群ＧＰ２は、物体側から像側に向かって順に、正の屈折力を有する第３レンズＬ３と、負の屈折力を有する第４レンズＬ４と、正の屈折力を有する第５レンズＬ５と、像側のレンズ面が光軸近傍で像側に凹形状で、かつ周辺部で像側に凸形状となる第６レンズＬ６とで構成されている。

撮像レンズ５において、第１レンズＬ１、および第３レンズＬ３〜第６レンズＬ６の各レンズの両面には非球面が形成されている。それらの非球面における非球面係数Ａ３〜Ａ１６の値を円錐定数Ｋの値と共に［表１０］に示す。

また、Ｆナンバー、レンズ系全体の焦点距離ｆ、および対角方向の全画角２ωの値を以下に示す。
Ｆ＝２．８４
ｆ＝２．８０４
２ω＝５２．９°

図２０に、数値実施例５における諸収差を示す。また、図２１および図２２には、数値実施例５における横収差を示す。図２１には、防振角（ぶれ補正角）または視野変動角が０（ｄｅｇ）の状態における横収差を示す。図２２には、防振時または視野変動時の状態における横収差を示す。

各収差図から分かるように、数値実施例５に係る撮像レンズ５は、各収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。

［数値実施例６］
［表１１］に、図２３に示した撮像レンズ６に具体的な数値を適用した数値実施例６のレンズデータを示す。

図２３に示した撮像レンズ６において、第１レンズ群ＧＰ１は、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズＬ１と、負の屈折力を有する第２レンズＬ２と、正の屈折力を有する第３レンズＬ３とから構成されている。

第２レンズ群ＧＰ２は、物体側から像側に向かって順に、正の屈折力を有する第４レンズＬ４および負の屈折力を有する第５レンズＬ５からなる接合レンズと、メニスカス形状の第６レンズＬ６とで構成されている。

撮像レンズ６において、第４レンズＬ４の物体側の面と、第５レンズＬ５の像側の面と、第６レンズＬ６の両面には非球面が形成されている。それらの非球面における非球面係数Ａ３〜Ａ１０の値を円錐定数Ｋの値と共に［表１２］に示す。

また、Ｆナンバー、レンズ系全体の焦点距離ｆ、および対角方向の全画角２ωの値を以下に示す。
Ｆ＝２．８４
ｆ＝１．９０２
２ω＝１５６．０°

図２４に、数値実施例６における諸収差を示す。また、図２５および図２６には、数値実施例６における横収差を示す。図２５には、防振角（ぶれ補正角）または視野変動角が０（ｄｅｇ）の状態における横収差を示す。図２６には、防振時または視野変動時の状態における横収差を示す。

各収差図から分かるように、数値実施例６に係る撮像レンズ６は、各収差が良好に補正され、優れた結像性能を有していることが明らかである。

［各実施例のその他の数値データ］
［表１３］には、上述の各条件式に関する値を、各数値実施例についてまとめたものを示す。［表１３］から分かるように、各条件式について、各数値実施例の値がその数値範囲内となっている。

＜４．その他の実施の形態＞
本開示による技術は、上記実施の形態および実施例の説明に限定されず種々の変形実施が可能である。
例えば、上記各数値実施例において示した各部の形状および数値は、いずれも本技術を実施するための具体化のほんの一例に過ぎず、これらによって本技術の技術的範囲が限定的に解釈されることがあってはならないものである。

また例えば、本技術は以下のような構成を取ることができる。
［１］
物体側から像側に向かって順に配置された第１レンズ群および第２レンズ群を有する撮像レンズと、
前記撮像レンズによって形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と
を備え、
前記第１レンズ群の光軸に対して前記第２レンズ群と前記撮像素子とが傾くように、前記第２レンズ群と前記撮像素子とが一体に回転移動する
撮像ユニット。
［２］
前記第２レンズ群と前記撮像素子とを一体に回転移動させる際に、前記第１レンズ群は固定である
上記［１］に記載の撮像ユニット。
［３］
前記撮像レンズは、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に配置された開口絞りをさらに有する
上記［１］または［２］に記載の撮像ユニット。
［４］
前記第２レンズ群と前記撮像素子とを一体に回転移動させる際の回転移動中心が、前記第１レンズ群の光軸上における前記開口絞りが配置された位置近傍の点である
上記［３］に記載の撮像ユニット。
［５］
前記開口絞りが、前記第２レンズ群と前記撮像素子と共に一体に回転移動する
上記［３］または［４］に記載の撮像ユニット。
［６］
以下の条件式を満足する
上記［１］ないし［５］のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
ｆ／ｆ１＜０．１０ ……（１）
ｆ／ｆ２＜１．４０ ……（２）
ただし、
ｆ：前記撮像レンズの全系の焦点距離
ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
とする。
［７］
前記第２レンズ群が、前記第２レンズ群の光軸方向に移動することによって合焦を行う
上記［１］ないし［６］のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
［８］
前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面が、前記第２レンズ群の光軸近傍で像側に凹形状で、かつ周辺部で像側に凸形状である
上記［１］ないし［７］のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
［９］
前記第２レンズ群は、最も像側にプラスチックレンズを有する
上記［１］ないし［８］のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
［１０］
前記第１レンズ群全体の外径が、前記第２レンズ群全体の外径よりも大きく、
前記第１レンズ群は、最も物体側にガラスレンズを有する
上記［１］ないし［９］のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
［１１］
前記第１レンズ群は、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズとから構成され、
前記第２レンズ群は、正の屈折力を有する第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズと、正の屈折力を有する第６レンズと、光軸近傍で負の屈折力を有し像側のレンズ面が光軸近傍で像側に凹形状で、かつ周辺部で像側に凸形状となる第７レンズとから構成される
上記［１］ないし［１０］のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
［１２］
前記第２レンズ群と前記撮像素子とを一体に回転移動させることによって、撮影画像のぶれ補正を行う、または視野を変化させる
上記［１］ないし［１１］のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
［１３］
物体側から像側に向かって順に配置された第１レンズ群および第２レンズ群を有する撮像レンズと、
前記撮像レンズによって形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、
前記撮像素子によって撮像された画像を補正する演算器と
を備え、
前記第１レンズ群の光軸に対して前記第２レンズ群と前記撮像素子とが傾くように、前記第２レンズ群と前記撮像素子とが一体に回転移動する
撮像装置。
［１４］
前記演算器は、前記第２レンズ群と前記撮像素子とを一体に回転移動させることによって発生した、前記撮像素子の撮像面の中心軸に対して非対称な歪曲を持つ撮影画像を補正する
上記［１３］に記載の撮像装置。

本出願は、日本国特許庁において２０１５年４月１５日に出願された日本特許出願番号第２０１５−０８３１７７号を基礎として優先権を主張するものであり、この出願のすべての内容を参照によって本出願に援用する。

当業者であれば、設計上の要件や他の要因に応じて、種々の修正、コンビネーション、サブコンビネーション、および変更を想到し得るが、それらは添付の請求の範囲やその均等物の範囲に含まれるものであることが理解される。

Claims (13)

1. 物体側から像側に向かって順に配置された第１レンズ群および第２レンズ群を有する撮像レンズと、
   前記撮像レンズによって形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と
   を備え、
   前記第１レンズ群の光軸に対して前記第２レンズ群と前記撮像素子とが傾くように、前記第２レンズ群と前記撮像素子とが一体に回転移動するようになされ、
   以下の条件式を満足する
   撮像ユニット。
   ｆ／ｆ１＜０．１０ ……（１）
   ｆ／ｆ２＜１．４０ ……（２）
   ただし、
   ｆ：前記撮像レンズの全系の焦点距離
   ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
   ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
   とする。
2. 前記第２レンズ群と前記撮像素子とを一体に回転移動させる際に、前記第１レンズ群は固定である
   請求項１に記載の撮像ユニット。
3. 前記撮像レンズは、前記第１レンズ群と前記第２レンズ群との間に配置された開口絞りをさらに有する
   請求項１または２に記載の撮像ユニット。
4. 前記第２レンズ群と前記撮像素子とを一体に回転移動させる際の回転移動中心が、前記第１レンズ群の光軸上における前記開口絞りが配置された位置近傍の点である
   請求項３に記載の撮像ユニット。
5. 前記開口絞りが、前記第２レンズ群と前記撮像素子と共に一体に回転移動する
   請求項３または４に記載の撮像ユニット。
6. 前記第２レンズ群が、前記第２レンズ群の光軸方向に移動することによって合焦を行う
   請求項１ないし５のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
7. 前記第２レンズ群の最も像側のレンズ面が、前記第２レンズ群の光軸近傍で像側に凹形状で、かつ周辺部で像側に凸形状である
   請求項１ないし６のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
8. 前記第２レンズ群は、最も像側にプラスチックレンズを有する
   請求項１ないし７のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
9. 前記第１レンズ群全体の外径が、前記第２レンズ群全体の外径よりも大きく、
   前記第１レンズ群は、最も物体側にガラスレンズを有する
   請求項１ないし８のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
10. 前記第１レンズ群は、物体側から像側に向かって順に、物体側に凸面を向けた負の屈折力を有するメニスカス形状の第１レンズと、負の屈折力を有する第２レンズと、正の屈折力を有する第３レンズとから構成され、
    前記第２レンズ群は、正の屈折力を有する第４レンズと、負の屈折力を有する第５レンズと、正の屈折力を有する第６レンズと、光軸近傍で負の屈折力を有し像側のレンズ面が光軸近傍で像側に凹形状で、かつ周辺部で像側に凸形状となる第７レンズとから構成される
    請求項１ないし９のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
11. 前記第２レンズ群と前記撮像素子とを一体に回転移動させることによって、撮影画像のぶれ補正を行う、または視野を変化させる
    請求項１ないし１０のいずれか１つに記載の撮像ユニット。
12. 物体側から像側に向かって順に配置された第１レンズ群および第２レンズ群を有する撮像レンズと、
    前記撮像レンズによって形成された光学像を電気的な信号に変換する撮像素子と、
    前記撮像素子によって撮像された画像を補正する演算器と
    を備え、
    前記第１レンズ群の光軸に対して前記第２レンズ群と前記撮像素子とが傾くように、前記第２レンズ群と前記撮像素子とが一体に回転移動するようになされ、
    以下の条件式を満足する
    撮像装置。
    ｆ／ｆ１＜０．１０ ……（１）
    ｆ／ｆ２＜１．４０ ……（２）
    ただし、
    ｆ：前記撮像レンズの全系の焦点距離
    ｆ１：前記第１レンズ群の焦点距離
    ｆ２：前記第２レンズ群の焦点距離
    とする。
13. 前記演算器は、前記第２レンズ群と前記撮像素子とを一体に回転移動させることによって発生した、前記撮像素子の撮像面の中心軸に対して非対称な歪曲を持つ撮影画像を補正する
    請求項１２に記載の撮像装置。

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